JP5143317B1 - 空気調和装置の室内機 - Google Patents

Abstract

羽根車が有する翼は、当該翼を縦断面視したときに、翼の圧力面及び当該圧力面に対峙する負圧面が、羽根車の回転軸から翼の外側に向かうにしたがって羽根車回転方向に湾曲し、翼の中央付近が翼の内側端部と外側端部とを結ぶ直線に対して最も離れる弓形に形成され、圧力面及び負圧面のうち少なくとも一方が、二つ以上の異なる半径の円弧で形成される多重円弧曲面で形成され、一方側が多重円弧曲面に接続され、他方側が翼の内側端部側に延出し、圧力面及び負圧面のうち円弧で形成された方の表面が平面である直線部が形成され、圧力面及び負圧面に内接する円の直径を翼厚としたとき、外側端部が内側端部よりも小さく、外側端部から中央へ向け徐々に増加し、中央付近の所定位置で最大となり、内側に向け徐々に薄肉となり、直線部で略同一の肉厚となるように形成されている
【選択図】図５

Description

本発明は、送風手段として用いられる貫流ファンを搭載した空気調和装置の室内機に関するものである。

羽根車のそり線を異なる半径の２つの円弧に形成し、１つの円弧の場合と比較すると、
翼間を空気が通過する空気の流れが、翼表面に沿うようにした貫流ファンを備えた空気調和装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の技術は、羽根車外周側のそり線半径Ｒ２を羽根車内周側の反り半径Ｒ１よりも大きくし、「羽根肉厚が羽根車内周側から外周側にかけて略同一」とする、又は「羽根車内周端が最大肉厚で外周側にかけて次第に小さく」したものである。

また、「ブレードの羽根車内周側で最大肉厚とし、ブレードの羽根車の外周側に向かって徐々に肉厚を減少させるようにした肉厚分布」のブレードを有し、ブレードの最大反り高さ位置を規定した貫流ファンを備えた空気調和装置が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の技術は、このようなブレードの貫流ファンを搭載することで、同一の騒音当たりの風量性能を増加させている。

また、「翼と翼の間の翼間寸法が、羽根車の外周側と内周側とで略等しくなるように羽根車外周側ほど翼を薄肉化」した貫流ファンを備えた空気調和装置が提案されている（たとえば、特許文献３参照）。

さらに、ブレードの最大肉厚位置が当該ブレードの翼弦長の内側から４％の箇所となるように形成するとともに、ブレードの最大肉厚位置から両端部へ向け肉厚を順次薄く形成した貫流ファンを備えた空気調和装置が提案されているたとえば、特許文献４参照）。

特開２００１−２８０２８８号公報（たとえば、４頁、［００３５］、［００４０］及び図５） 特開２００１−３２３８９１号公報（たとえば、２頁、［００１６］及び［００１８］及び図５） 特開平５−７９４９２号公報（２頁、［００１０］及び図１） 特許第３６６１５７９号公報（２頁、［００１１］及び図１）

特許文献１に記載の技術は、羽根肉厚が羽根車内周側から外周側にかけて略同一、すなわち、ケーシングの巻始め部である上流側からスタビライザー側の下流側までの範囲では翼肉厚が略同一で薄肉なので、羽根車内周側で流れが剥離してしまう可能性があった。
特許文献１に記載の技術は、羽根車内周端が最大肉厚で外周側にかけて次第に小さくなるので、内周端で流れが衝突した後に、羽根車の外周側で再付着せず下流側へ向け剥離したままとなる可能性があった。
このように、特許文献１に記載の技術は、流れの剥離が起こり、翼間を乱れなく通過する有効翼列範囲が狭くなり、吹出風速が増加して騒音が悪化してしまうという課題があった。

特許文献２に記載の技術は、ブレードの羽根車内周側で最大肉厚とし、ブレードの羽根車の外周側に向かって徐々に肉厚を減少させるようにした肉厚分布としているため、たとえば最大肉厚位置を内周端（翼弦長の内周側からの比率０％）の１箇所とした場合においては、この内周端で流れが衝突した後に、翼面に再付着せず下流側へ剥離してしまう可能性があった。
特許文献２に記載の技術において、最大肉厚位置を、内周端以外の任意の位置としたとしても、内周端は薄肉であるため、羽根車反回転方向面に再付着せず流れが剥離したまま下流側へ流れてしまう可能性があった。
このように、特許文献２に記載の技術は、流れの剥離が起こり、有効翼間距離が狭くなり、吹出風速が増加して騒音が悪化してしまうという課題があった。

特許文献３に記載の技術は、翼と翼の間の翼間寸法が、羽根車の外周側と内周側とで略等しくしているため、その分、翼の肉厚が厚くなってしまい、翼間距離が小さくなり、通過風速が増加して騒音悪化を引き起こす可能性があった。
特許文献３に記載の技術は、羽根車内周端が最大肉厚となるため、この内周端で流れが衝突した後に、翼面に再付着せず下流側へ剥離してしまう可能性があった。
このように、特許文献３に記載の技術は、通過風速が増加して騒音が悪化すること、及び翼面に再付着せず下流側へ剥離して有効翼間距離が狭くなり、吹出風速が増加して騒音が悪化するという課題があった。

特許文献４に記載の技術は、ブレードの最大肉厚位置が当該ブレードの翼弦長の内側から４％の箇所であるため、ほぼ最大肉厚位置が内周端である。このため、内周端で流れが衝突した後に、羽根車の外周側で再付着せず下流側へ向け剥離したままとなる可能性があった。
このように、特許文献４に記載の技術は、流れの剥離が起こり、有効翼間距離が狭くなり、吹出風速が増加して騒音が悪化してしまうという課題があった。

本発明は、上記の課題のうちの少なくとも１つを解決するためになされたもので、騒音の発生を抑制する空気調和装置の室内機を提供することを目的としている。

本発明に係る空気調和装置は、吸込口及び吹出口を有する本体と、本体内に設けられ、自身が回転することで吸込口から空気を本体内に取り込み吹出口から吹き出す羽根車を有する貫流ファンと、本体内の空間を貫流ファンより上流側である吸込側流路と、下流側である吹出側流路とに区画するスタビライザーと、を有し、羽根車が有する翼は、当該翼を縦断面視したときに、翼の圧力面及び当該圧力面に対峙する負圧面が、羽根車の回転軸から翼の外側に向かうにしたがって羽根車回転方向に湾曲し、翼の中央付近が翼の内側端部と外側端部とを結ぶ直線に対して最も離れる弓形に形成され、圧力面及び負圧面のうち少なくとも一方が、二つ以上の異なる半径の円弧で形成される多重円弧曲面で形成され、一方側が多重円弧曲面に接続され、他方側が翼の内側端部側に延出し、圧力面及び負圧面のうち円弧で形成された方の表面が平面である直線部が形成され、圧力面及び負圧面に内接する円の直径を翼厚としたとき、外側端部が内側端部よりも小さく、外側端部から中央へ向け徐々に増加し、中央付近の所定位置で最大となり、内側に向け徐々に薄肉となり、直線部で略同一の肉厚となるように形成されているものである。

本発明に係る空気調和装置の室内機によれば、上記構成を有しているため、騒音の発生を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の室内機を設置した状態の斜視図である。 図１に示す空気調和装置の室内機の縦断面図である。 （ａ）が図２に示す貫流ファンの羽根車の正面図であり、（ｂ）が図２に示す貫流ファンの羽根車の側面図である。 図３に示す貫流ファンの羽根車に翼が１枚設けられた状態の斜視図である。 図３の貫流ファンの翼のＡ−Ａ断面図である。 図３の貫流ファンの翼のＡ−Ａ断面図である。 翼弦最大反り長さＬｐ、Ｌｓと翼弦長Ｌｏの比Ｌｐ／Ｌｏ、Ｌｓ／Ｌｏと騒音の関係の説明図である。 最大反り高さＨｐ、Ｈｓの翼弦長Ｌｏとの比と騒音値の関係の説明図である。 図３の貫流ファンの翼の変形例を説明するためのＡ−Ａ断面図である。 Ｌｆ／Ｌｏとファンモータ入力Ｗｍの関係の説明図である。 Ｌｆ／Ｌｏと騒音との関係の説明図である。 屈曲角度θｅとファンモータ入力Ｗｍ［Ｗ］との関係の説明図である。 Ｌｔ／Ｌｏに対するファンモータ入力の変化の説明図である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、実施の形態１に係る空気調和装置の室内機を設置した状態の斜視図である。図２は、図１に示す空気調和装置の室内機の縦断面図である。図３は、（ａ）が図２に示す貫流ファンの羽根車の正面図であり、（ｂ）が図２に示す貫流ファンの羽根車の側面図である。図４は、図３に示す貫流ファンの羽根車に翼が１枚設けられた状態の斜視図である。
本実施の形態１に係る空気調和装置の室内機は、騒音の発生を抑制することができるように、室内機に搭載される貫流ファンの翼について改良が加えられたものである。

［室内機１００の構成］
図１に図示されるように、室内機１００は、本体１及び本体１の前面に設けられる前面パネル１ｂによって、室内機１００の外郭が構成されている。ここで、図１では、室内機１００が空調対象空間である部屋１１の壁１１ａに設置されている。すなわち、図１では、室内機１００が壁掛け型である例を図示しているが、それに限定されるものではなく、天井埋込型などでもよい。また、室内機１００は、部屋１１に設置されることに限定されるものではなく、たとえばビルの一室や倉庫などに設置されていてもよい。
図２に図示されるように、本体１の上部を構成する本体上部１ａには室内空気を室内機１００内に吸い込むための吸込グリル２が形成され、本体１の下側には空調空気を室内に供給するための吹出口３が形成され、さらに、後述の貫流ファン８から放出された空気を吹出口３に導くガイドウォール１０が形成されている。

図２に示すように、本体１は、吸込グリル２から吸い込まれる空気中の塵埃などを除去するフィルタ５と、冷媒の温熱又は冷熱を空気に伝達して空調空気を生成する熱交換器７と、吸込側風路Ｅ１と吹出側風路Ｅ２とを区画するスタビライザー９と、吸込グリル２から空気を吸い込み吹出口３から空気を吹き出す貫流ファン８と、貫流ファン８から吹き出された空気の方向を調整する上下風向ベーン４ａ及び左右風向ベーン４ｂとを有している。

吸込グリル２は、貫流ファン８によって強制的に室内空気を室内機１００内部に取り込む開口である。吸込グリル２は本体１の上面に開口形成されている。なお、図１及び図２では、この吸込グリル２は、本体１の上面にのみ開口形成されている例を図示しているが、前面パネル１ｂに開口形成されていてもよいことは言うまでもない。また、この吸込グリル２の形状は、特に限定されるものではない。
吹出口３は、吸込グリル２から吸い込まれ、熱交換器７を通過した空気を室内に供給する際に、当該空気が通過する開口である。吹出口３は、前面パネル１ｂに開口形成されている。なお、吹出口３の形状は、特に限定されるものではない。
ガイドウォール１０は、スタビライザー９の下面側とともに、吹出側風路Ｅ２を構成するものである。ガイドウォール１０は、貫流ファン８から吹出口３にかけて傾斜している斜面を形成している。この斜面の形状は、たとえば渦巻形状の「一部」に対応するように形成するとよい。

フィルタ５は、たとえば網目状に形成され、吸込グリル２から吸い込まれる空気中の塵埃などを除去するものである。フィルタ５は、吸込グリル２から吹出口３までの風路（本体１内部の中央部）のうち、吸込グリル２の下流側であって熱交換器７の上流側に設けられている。

熱交換器７（室内熱交換器）は、冷房運転時において、蒸発器として機能して空気を冷却し、暖房運転時において、凝縮器（放熱器）として機能して空気を加温するものである。この熱交換器７は、吸込グリル２から吹出口３までの風路（本体１内部の中央部）のうち、フィルタ５の下流側であって貫流ファン８の上流側に設けられている。なお、図２では、熱交換器７の形状は、貫流ファン８の前面及び上面を取り囲むような形状をしているが、特に限定されるものではない。
なお、熱交換器７は、圧縮機、室外熱交換器、及び絞り装置などを有する室外機に接続されて冷凍サイクルを構成しているものとする。また、熱交換器７は、たとえば伝熱管と多数のフィンとにより構成されるクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器で構成するとよい。

スタビライザー９は、吸込側風路Ｅ１と吹出側風路Ｅ２とを区画するものである。
スタビライザー９は、図２に図示されるように熱交換器７の下側に設けられており、その上面側が吸込側風路Ｅ１であり、その下面側が吹出側風路Ｅ２となっている。スタビライザー９には、熱交換器７に付着した結露水を一時的に貯留するドレンパン６を有している。

貫流ファン８は、吸込グリル２から室内空気を吸い込み、吹出口３から空調空気を吹き出すためのものである。貫流ファン８は、吸込グリル２から吹出口３までの風路（本体１内部の中央部）のうち、熱交換器７の下流側であって吹出口３の上流側に設けられている。
貫流ファン８は、図３に示すように、たとえばＡＢＳ樹脂などの熱可塑性樹脂で構成される羽根車８ａと、羽根車８ａを回転させるためのモータ１２と、モータ１２の回転を羽根車８ａに伝達させるモータシャフト１２ａとを有している。

羽根車８ａは、たとえばＡＢＳ樹脂などの熱可塑性樹脂で構成され、自身が回転することで、吸込グリル２から室内空気を吸い込み、吹出口３に空調空気として送り込むものである。
羽根車８ａは、複数の翼８ｃ及び複数の翼８ｃの端部側に固定されるリング８ｂを有する羽根車単体８ｄが、複数連結されて構成されている。すなわち、羽根車８ａは、円板状のリング８ｂの外周部側面から略垂直に伸びた複数の翼８ｃが、リング８ｂの周方向に所定間隔で連設して構成される羽根車単体８ｄを、複数溶着し連結して一体としたものである。
羽根車８ａは、羽根車８ａの内部側に突出したファンボス８ｅと、モータシャフト１２ａがネジ等で固定されるファンシャフト８ｆとを有している。そして、羽根車８ａは、羽根車８ａの一方側がファンボス８ｅを介してモータシャフト１２ａに支持され、羽根車８ａの他方側がファンシャフト８ｆによって支持されている。これにより、羽根車８ａは、両端側が支持された状態で、羽根車８ａの回転軸中心Ｏを中心に回転方向ＲＯに回転し、吸込グリル２から室内空気を吸い込み、吹出口３に空調空気を送り込むことができるようになっている。
なお、羽根車８ａについては、図４〜図７でさらに詳しく説明する。

上下風向ベーン４ａは貫流ファン８から吹き出された空気の方向のうちの上下を調整するものであり、左右風向ベーン４ｂは貫流ファン８から吹き出された空気の方向のうちの左右を調整するものである。
上下風向ベーン４ａは、左右風向ベーン４ｂよりも下流側に設けられている。上下風向ベーン４ａは、図２に示すように、その上部がガイドウォール１０に回動自在に取り付けられている。
左右風向ベーン４ｂは、上下風向ベーン４ａよりも上流側に設けられている。左右風向ベーン４ｂは、図１に示すように、その両端部側が本体１のうち吹出口３を構成する部分に回動自在に取り付けられている。

図４は、図３に示す貫流ファン８の羽根車８ａに翼８ｃが１枚設けられた状態の斜視図である。図５及び図６は、図３の貫流ファンの翼のＡ−Ａ断面図である。なお、図４では、説明の便宜上、翼８ｃが１枚設けられた状態を図示している。
図５及び図６に示すように、翼８ｃの外周側端部（外側端部）１５ａ及び内周側端部（内側端部）１５ｂは、それぞれ円弧形状で形成されている。そして、翼８ｃは、外周側端部１５ａの方が、内周側端部１５ｂに対して羽根車回転方向ＲＯに前傾するように形成されている。すなわち、翼８ｃを縦断面視した際において、翼８ｃの圧力面１３ａ及び負圧面１３ｂが、羽根車８ａの回転軸Ｏから翼８ｃの外側に向かうにしたがって、羽根車回転方向ＲＯに湾曲しているということである。そして、翼８ｃは、翼８ｃの中央付近が、外周側端部１５ａと内周側端部１５ｂとを結ぶ直線に対して最も離れるように弓形に形成されている。
外周側端部１５ａに形成される円弧形状に対応する円の中心をＰ１（円弧中心Ｐ１とも称する）とし、外周側端部１５ａに形成される円弧形状に対応する円の中心をＰ２（円弧中心Ｐ２とも称する）とする。また、円弧中心Ｐ１、Ｐ２を結ぶ線分を翼弦線Ｌとすると、図６に示すように、翼弦線Ｌの長さはＬｏとなる（以下、翼弦長Ｌｏとも称する）。

翼８ｃは、羽根車８ａの回転方向ＲＯ側の表面である圧力面１３ａと、羽根車８ａの回転方向ＲＯとは反対側の表面である負圧面１３ｂとを有し、翼８ｃは翼弦線Ｌの中央付近が、圧力面１３ａから負圧面１３ｂに向かう方向に湾曲した凹形状をしている。
また、翼８ｃは、圧力面１３ａ側の円弧形状に対応する円の半径が、羽根車８ａの外周側と、羽根車８ａの内周側とで異なっている。

すなわち、図５に示すように、翼８ｃの圧力面１３ａ側の表面は、羽根車８ａの外周側の円弧形状に対応する半径（円弧半径）がＲｐ１である外周側曲面Ｂｐ１と、羽根車８ａの内周側の円弧形状に対応する半径（円弧半径）がＲｐ２である内周側曲面Ｂｐ２とを有しており、多重円弧曲面となっている。
さらに、翼８ｃの圧力面１３ａ側の表面は、内周側曲面Ｂｐ２の端部のうち内周側の端部に接続され、平面形状をしている平面Ｑｐを有している。
このように、翼８ｃの圧力面１３ａ側の表面は、外周側曲面Ｂｐ１、内周側曲面Ｂｐ２及び平面Ｑｐが連続的に接続されて構成されている。なお、翼８ｃを縦断面視した際に、平面Ｑｐを構成する直線は、内周側曲面Ｂｐ２を構成する円弧に接続される点において、接線となっている。

一方、翼８ｃの負圧面１３ｂ側の表面は、圧力面１３ａ側の表面と対応した表面となっている。具体的には、翼８ｃの負圧面１３ｂ側の表面は、羽根車８ａの外周側の円弧形状に対応する半径（円弧半径）がＲｓ１である外周側曲面Ｂｓ１と、羽根車８ａの内周側の円弧形状に対応する半径（円弧半径）がＲｓ２である内周側曲面Ｂｓ２とを有している。さらに、翼８ｃの負圧面１３ｂ側の表面は、内周側曲面Ｂｓ２の端部のうち内周側の端部に接続され、平面形状をしている平面Ｑｓを有している。
このように、翼８ｃの負圧面１３ｂ側の表面は、外周側曲面Ｂｓ１、内周側曲面Ｂｓ２及び平面Ｑｓが連続的に接続されて構成されている。なお、翼８ｃを縦断面視した際に、平面Ｑｓを構成する直線は、内周側曲面Ｂｓ２を構成する円弧に接続される点において、接線となっている。

ここで、翼８ｃを縦断面視した際に、その翼面に内接する円の直径を翼厚ｔとする。
すると、図５及び図６に示すように、外周側端部１５ａの翼厚ｔ１は、内周側端部１５ｂの翼厚ｔ２よりも薄い。なお、翼厚ｔ１は、外周側端部１５ａの円弧を構成する円の半径Ｒ１×２に対応し、翼厚ｔ２は、内周側端部１５ｂの円弧を構成する円の半径Ｒ２×２に対応する。
つまり、翼８ｃの圧力面１３ａ及び負圧面１３ｂに内接する円の直径を翼厚としたとき、翼厚は、外周側端部１５ａが内周側端部１５ｂよりも小さく、外周側端部１５ａから中央へ向け徐々に増加し、中央付近の所定位置で最大となり、内側に向け徐々に薄肉となり、直線部Ｑで略同一の肉厚となるように形成されている。
より詳細には、翼８ｃの翼厚ｔは、外周側端部１５ａ及び内周側端部１５ｂを除く、圧力面１３ａと負圧面１３ｂで形成される外周側曲面及び内周側曲面Ｂｐ１、Ｂｐ２、Ｂｓ１、Ｂｓ２の範囲において、外周側端部１５ａから翼８ｃの中央へ向けて徐々に増加し、翼弦線Ｌの中央付近の所定位置で最大肉厚ｔ３となり、内周側端部１５ｂに向けて徐々に薄肉化する。そして、翼厚ｔは、直線部Ｑの範囲、すなわち、平面Ｑｐと平面Ｑｓとの間の範囲において、略一定値である内周側端部肉厚ｔ２となっている。

ここで、翼８ｃのうち内周側端部１５ｂの平面Ｑｐ、Ｑｓを表面として有する部分を直線部Ｑと称する。すなわち、翼８ｃの負圧面１３ｂは、羽根車外周側から内周側にかけて多重円弧と直線部Ｑで形成されている。
（１）このため、翼８ｃが吸込側風路Ｅ１を通過する時、翼表面の流れが外周側曲面Ｂｓ１で剥離しかけた時に次の円弧半径が異なる内周側曲面Ｂｓ２により流れが再付着する。
（２）また、翼８ｃが平面Ｑｓを有し、負圧が生成さるため、内周側曲面Ｂｓ２で流れが剥離しかけたとしても再付着する。
（３）また、翼厚ｔが羽根車外周側に比べて羽根車内周側が増加するため、隣り合う翼８ｃとの間の距離が縮小する。
（４）さらに、平面Ｑｓが平坦なので、曲面の場合に比べ翼厚ｔが羽根車外周に向け急激に増加しないので摩擦抵抗が抑制できる。

翼８ｃの圧力面１３ａも、羽根車外周側から内周側にかけて多重円弧と直線部(平面)で形成されている。
（５）このため、空気が外周側曲面Ｂｐ１から円弧半径の異なる内周側曲面Ｂｐ２へ流れる際、流れが徐々に加速され、負圧面１３ｂへ圧力勾配を生成するため、剥離を抑制し流体異常音が発生しない。
（６）また、下流側の平面Ｑｐは、内周側曲面Ｂｓ２に対する接線となっている。言い換えれば、翼８ｃは、下流側の平面Ｑｐを有するため、回転方向ＲＯに対して所定角度屈曲した形状となっている。このため、直線表面（平面Ｑｐ）がない場合と比較すると、内周側端部１５ｂの翼肉厚ｔ２が厚肉であったとしても、負圧面１３ｂへ流れを向けることができ、内周側端部１５ｂから羽根車内部へ流入する時の後流渦を抑制できる。

翼８ｃは、内周側端部１５ｂが厚肉となっており、吹出側風路Ｅ２でのさまざまな流入方向に対し剥離しづらくなっている。
（８）また、翼８ｃは、平面Ｑｓの下流側である翼弦中央付近で最大肉厚をもつ。このため、流れが平面Ｑｓを通過後に剥離しそうとなると、内周側曲面Ｂｓ２で翼弦中央付近へ向け翼厚ｔが徐々に厚くなるため流れが沿い剥離が抑制できる。
（９）さらに、翼８ｃは、内周側曲面Ｂｓ２の下流側に、円弧半径の異なる内周側曲面Ｂｓ１を有するため、流れの剥離が抑制され、羽根車からの有効吹出側風路が拡大でき、吹出風速の低減及び均一化が図れ、翼面にかかる負荷トルクが減少できる。その結果、羽根車吸込側、吹出側で翼面での流れの剥離を抑制できるので低騒音化が図れ、またファンモータの消費電力が低減できる。つまり、静粛で省エネな貫流ファン８を搭載した室内機１００を得ることができる。

＜翼８ｃの変形例１＞
翼８ｃは、円弧半径Ｒｐ１、Ｒｐ２、Ｒｓ１、Ｒｓ２について、次のような大小関係を満たすように形成するとよい。すなわち、翼８ｃは、Ｒｓ１＞Ｒｐ１＞Ｒｓ２＞Ｒｐ２となるように形成するとよい。

この場合、吹出側風路Ｅ２では、翼８ｃが、次のような効果を奏する。
（１０）負圧面１３ｂは、外周側曲面Ｂｓ１の円弧半径Ｒｓ１が内周側曲面Ｂｓ２の円弧半径Ｒｓ２より大きく、湾曲の程度が小さい平坦気味の円弧となっている。このため、吹出側風路Ｅ２では、流れが外周側曲面Ｂｓ１の外周側端部１５ａ付近まで沿うこととなり後流渦を小さくすることができる。
圧力面１３ａは、外周側曲面Ｂｐ１の円弧半径Ｒｐ１が内周側曲面Ｂｐ２の円弧半径Ｒｐ２より大きく、湾曲の程度が小さい平坦気味の円弧となるので、流れが圧力面１３ａ側に集中せずなだらかに流れるため摩擦損失が小さくできる。

一方、吸込側風路Ｅ１では、翼８ｃが、次のような効果を奏する。
（１１）外周側曲面Ｂｓ１が湾曲の程度が小さい平坦気味の円弧のため急激に流れが転向されない。このため、流れが剥離せず負圧面１３ｂに流れを沿わせることができる。
（１０）及び（１１）の結果、羽根車吸込側、吹出側で翼面での流れの剥離を抑制できるので低騒音化が図れ、またファンモータの消費電力が低減できる。つまり、静粛で省エネな貫流ファン８を搭載した室内機１００を得ることができる。

＜翼８ｃの変形例２＞
図６に示すように、圧力面１３ａに接する翼弦線Ｌとの平行線Ｗｐと圧力面１３ａとの接点を、最大反り位置Ｍｐとし、負圧面１３ｂに接する翼弦線Ｌｓとの平行線Ｗｓと負圧面１３ｂとの接点を最大反り位置Ｍｓとする。
また、最大反り位置Ｍｐを通る翼弦線Ｌの垂線との交点を、最大反り翼弦点Ｐｐとし、最大反り位置Ｍｓを通る翼弦線Ｌの垂線との交点を、最大反り翼弦点Ｐｓとする。
また、円弧中心Ｐ２と最大反り翼弦点Ｐｐとの距離を、翼弦最大反り長さＬｐとし、円弧中心Ｐ２と最大反り翼弦点Ｐｓとの距離を、翼弦最大反り長さＬｓとする。
さらに、最大反り位置Ｍｐと最大反り翼弦点Ｐｐとの線分距離を最大反り高さＨｐとし、最大反り位置Ｍｓと最大反り翼弦点Ｐｓとの線分距離を最大反り高さＨｓとする。
ここで、翼弦最大反り長さＬｐ、Ｌｓと、翼弦長Ｌｏの比Ｌｐ／Ｌｏ、Ｌｓ／Ｌｏとを以下のように設定することで騒音を低減することができる。

図７は、翼弦最大反り長さＬｐ、Ｌｓと翼弦長Ｌｏの比Ｌｐ／Ｌｏ、Ｌｓ／Ｌｏと騒音の関係の説明図である。
最大反り位置が外周側すぎると内周側曲面Ｂｓ２の平坦の範囲が拡大する。また、最大反り位置が内周側過ぎると外周側曲面Ｂｓ１の平坦の範囲が拡大する。さらに、内周側曲面Ｂｓ２を反りすぎる。このように、翼８ｃの「平坦の範囲」が拡大したり、「反りすぎ」となると、吹出側風路Ｅ２で剥離が生じやすく、騒音が悪化してしまう。
そこで、本実施の形態では、最適範囲の最大反り位置となるように翼８ｃを形成したものである。

図７に示すように、Ｌｓ／Ｌｏ、Ｌｐ／Ｌｏが４０％より小さく、最大反り位置が羽根車内周側に寄っている場合は、翼８ｃの内周側曲面Ｂｓ２、Ｂｐ２の円弧半径が小さいことと対応している。そして、翼８ｃの内周側曲面Ｂｓ２、Ｂｐ２の円弧半径が小さということは、反りが大きくなり急激に湾曲することになる。このため、吹出側風路Ｅ２において、内周側端部１５ｂを通り平面Ｑｓ及び平面Ｑｐを通過した流れは、内周側曲面Ｂｓ２、Ｂｐ２に沿うことができず、剥離して圧力変動が生じる。

また、Ｌｓ／Ｌｏ、Ｌｐ／Ｌｏが５０％より大きく、羽根車外周側に寄っている場合は、翼８ｃの外周側曲面Ｂｓ１、Ｂｐ１の円弧半径が大きいことと対応している。そして、、翼８ｃの外周側曲面Ｂｓ１、Ｂｐ１の円弧半径が大きいということは、翼８ｃの反りが小さいこと指す。このため、翼８ｃの外周側曲面Ｂｓ１、Ｂｐ１で流れが剥離し、後流渦が増大してしまう。

また、Ｌｐ／Ｌｏ、Ｌｓ／Ｌｏが４０％から５０％の範囲内であっても、Ｌｓ／Ｌｏ＞Ｌｐ／Ｌｏとなっていると、負圧面１３ｂの方が圧力面１３ａより最大反り位置が外周側にあることとなり、隣り合う翼８ｃ同士の間隔が、内周側端部１５ｂから外周側端部１５ａにかけて増減を繰り返してしまい圧力変動が生じてしまう。

そこで、本実施の形態では、４０％≦Ｌｓ／Ｌｏ＜Ｌｐ／Ｌｏ≦５０％のを満たすように翼８ｃを形成することで、羽根車吸込側、吹出側で翼面での流れの剥離を抑制でき、低騒音化が図れ、またファンモータの消費電力が低減できる。つまり、静粛で省エネな貫流ファン８を搭載した室内機１００を得ることができる。

＜翼８ｃの変形例３＞
図８は、最大反り高さＨｐ、Ｈｓの翼弦長Ｌｏとの比と騒音値の関係の説明図である。
最大反り高さＨｐ、Ｈｓが大きすぎて曲面円弧半径が小さく反りが大きかったり、最大反り高さＨｐ、Ｈｓが小さすぎると曲面円弧半径が大きく反りが小さすぎる。また、隣り合う翼８ｃ同士の間隔が広すぎ流れを制御できず翼面で剥離渦が発生し流体異常音が発生したり、逆に狭すぎ風速が増加し騒音が悪化してしまう。
そこで、本実施の形態では、最適範囲の最大反り高さとなるように翼８ｃを形成したものである。

Ｈｐ、Ｈｓはそれぞれ圧力面１３ａ、負圧面１３ｂの最大反り高さなのでＨｓ＞Ｈｐの関係となっている。
図８に示すように、Ｈｓ／Ｌｏ、Ｈｐ／Ｌｏが１０％より小さい場合には、曲面円弧半径が大きく反りが小さすぎ、隣り合う翼８ｃ同士の間隔が広すぎ流れを制御できず、翼面で剥離渦が発生し流体異常音が発生し、最終的に騒音値が急激に悪化している。
また、Ｈｓ／Ｌｏ、Ｈｐ／Ｌｏが２５％より大きい場合には、隣り合う翼同士の間隔が狭すぎ風速が増加し、急激に騒音が悪化している。
そこで、本実施の形態では、２５％≧Ｈｓ／Ｌｏ＞Ｈｐ／Ｌｏ≧１０％を満たすように翼８ｃを形成することで、羽根車吸込側、吹出側で翼面での流れの剥離を抑制でき、低騒音化が図れ、またファンモータの消費電力が低減できる。つまり、静粛で省エネな貫流ファン８を搭載した室内機１００を得ることができる。

＜翼８ｃの変形例４＞
図９は、図３の貫流ファン８の翼８ｃの変形例４〜６を説明するための断面図である。図１０は、Ｌｆ／Ｌｏとファンモータ入力Ｗｍの関係の説明図である。図１１は、Ｌｆ／Ｌｏと騒音との関係の説明図である。

図９に示すように、内周側曲面Ｂｐ２と平面Ｑｐとの接続位置（第１接続位置）及び内周側曲面Ｂｓ２と平面Ｑｓとの接続位置（第２接続位置）に接するように描かれる内接円の中心をＰ４とする。翼８ｃのうち直線部Ｑより外周側であって、内周側曲面Ｂｐ２及び内周側曲面Ｂｓ２との間を通る翼８ｃの中心線を肉厚中心線Ｓｂとする。
また、中心Ｐ４と円弧中心Ｐ２とを通る直線を延長線Ｓｆとする。肉厚中心線Ｓｂの中心Ｐ４における接線をＳｂ１とする。接線Ｓｂ１と延長線Ｓｆとのなす角度を屈曲角度θｅとする。
さらに、円弧中心Ｐ２を通る翼弦線Ｌの垂線と、中心Ｐ４を通る翼弦線Ｌの垂線との距離を直線部翼弦長さＬｆとする。翼の最大肉厚部における内接円の中心Ｐ３とする。中心Ｐ３を通る翼弦線Ｌの垂線と、円弧中心Ｐ２を通る翼弦線Ｌの垂線との距離を最大肉厚部長さＬｔとする。

翼８ｃの内周側端部１５ｂの直線部Ｑの翼弦長さＬｆが翼弦長Ｌｏに対し大きすぎると、結果的に直線部Ｑより外周側の外周側曲面Ｂｐ１、Ｂｓ１及び内周側曲面Ｂｐ２、Ｂｓ２の円弧半径が小さく反りが大きくなる。このため、流れが剥離傾向となり損失が増加しファンモータ入力が増加し、且つ翼８ｃ同士の間の距離が内周側から外周側で極端に変化し圧力変動が発生するため騒音が悪化する。
逆に、直線部Ｑの翼弦長さＬｆが翼弦長Ｌｏに対し小さすぎ、すぐ曲面で形成されると内周側端部１５ｂで流れが衝突後、負圧面１３ｂで負圧が生じないため再付着せず剥離し騒音悪化してしまう。特にフィルタ５にホコリが堆積してきて通風抵抗が増加した場合に顕著に生じる。
図１０に示すように、Ｌｆ／Ｌｏが３０％以下であれば、ファンモータ入力Ｗｍの変化は小さく、形状変化に対する悪化は小さい。また、図１１に示すように、Ｌｆ／Ｌｏが５％以上３０％以下であれば、騒音変化は小さく、形状変化に対する悪化は小さい。
したがって、３０％≧Ｌｆ／Ｌｏ≧５％を満たすように翼８ｃを形成することで、羽根車吸込側、吹出側で翼面での流れの剥離を抑制でき、低騒音化が図れ、またファンモータの消費電力が低減できる。つまり、静粛で省エネな貫流ファン８を搭載した室内機１００を得ることができる。

＜翼８ｃの変形例５＞
図１２は、屈曲角度θｅとファンモータ入力Ｗｍ［Ｗ］との関係の説明図である。
翼８ｃの羽根車内周側に形成した直線部Ｑの表面である平面Ｑｓ、Ｑｐで形成された翼直線部Ｑが羽根車外周側の多重円弧形状部に対し接するまたは羽根車回転方向へ屈曲することで、内周側端部１５ｂの翼肉厚ｔ２が厚肉でも直線表面がない場合に比べ負圧面１３ｂへ流れを向けることで内周側端部１５ｂから羽根車内部へ流入する時の後流渦を抑制できるが、屈曲角度が大きすぎると逆に後流渦幅が拡大、又は吹出側風路Ｅ２において、内周側端部１５ｂで剥離が大きく発生し、効率が悪化しファンモータ入力が増加してしまう恐れがある。
そこで、本実施の形態では、最適範囲の屈曲角度となるように翼８ｃを形成したものである。

図１２に示すように、屈曲角度θｅがマイナス、すなわち反回転方向に屈曲する場合には、吹出側風路Ｅ２において、圧力面側である平面Ｑｐで流れが衝突し、負圧面側である平面Ｑｓで剥離してしまい、流れが失速してしまう。
また、屈曲角度θｅが１５°より大きくなると、吸込側風路Ｅ１において、直線部Ｑの圧力面側の表面である平面Ｑｐで流れが急激に曲げられ、且つ、流れが集中し風速が増加してしまう。さらに直線部Ｑの負圧面側の表面である平面Ｑｓで流れが剥離してしまい後流渦が大幅に拡大放出され損失が増大する。
そこで、本実施の形態では、０°≦θｅ≦１５°を満たすように翼８ｃを形成することで、羽根車吸込側、及び吹出側で翼面での流れの剥離を抑制でき、低騒音化が図れ、またファンモータの消費電力が低減できる。つまり、静粛で省エネな貫流ファン８を搭載した室内機１００を得ることができる。

＜翼８ｃの変形例６＞
図１３は、Ｌｔ／Ｌｏに対するファンモータ入力の変化の説明図である。
翼８ｃの最大肉厚部が翼弦線Ｌの中点より羽根車外周側の場合（つまりＬｔ／Ｌｏが５０％より大きい場合）には、翼８ｃの負圧面と、この翼８ｃと隣り合う翼８ｃの圧力面とに接するように描かれる内接円の直径であらわされる翼間距離が狭くなる。これにより、通過風速が増加し、通風抵抗が増加し、ファンモータ入力が増加してしまう。
また、最大肉厚部が内周側端部１５ｂ寄りにある場合には、吹出側風路Ｅ２において、内周側端部１５ｂで流れが衝突後、再付着せず下流側の外周側曲面Ｂｐ１、Ｂｓ１まで剥離し通過風速が増加し損失が増加し、ファンモータ入力が増加してしまう。
そこで、本実施の形態では、最適範囲のＬｔ／Ｌｏとなるように翼８ｃを形成したものである。

図１３に示すように、本実施の形態では、４０％≦Ｌｔ／Ｌｏ≦５０％を満たすように翼８ｃを形成することで、羽根車吸込側、吹出側で翼面での流れの剥離を抑制でき、低騒音化が図れ、またファンモータの消費電力が低減できる。つまり、静粛で省エネな貫流ファン８を搭載した室内機１００を得ることができる。

［実施の形態に係る室内機１００の有する効果］
実施の形態に係る室内機１００は、多重円弧曲面及び直線部Ｑを有しているので、流れの剥離を抑制し、有効翼間距離が狭くなり、吹出風速が増加して騒音が悪化してしまうことを抑制することができる。

実施の形態に係る室内機１００は、翼８ｃの翼厚が外周側端部１５ａが内周側端部１５ｂよりも小さく、外周側端部１５ａから中央へ向け徐々に増加し、中央付近の所定位置で最大となり、内側に向け徐々に薄肉となり、直線部Ｑで略同一の肉厚となる。このように、室内機１００の翼８ｃは、翼肉厚が略同一で薄肉でないため、流れの剥離を抑制し、有効翼間距離が狭くなり、吹出風速が増加して騒音悪化してしまうことを抑制することができる。

実施の形態に係る室内機１００は、翼８ｃを、２５％≧Ｈｓ／Ｌｏ＞Ｈｐ／Ｌｏ≧１０％、４０％≦Ｌｔ／Ｌｏ≦５０％を満たすように形成している。このため、翼の肉厚が厚くなってしまい、翼間距離が小さくなり、通過風速が増加して騒音悪化を引き起こすことを抑制することができる。

本実施の形態に係る室内機１００は、広帯域騒音全体の騒音値の低減、吹出流れの不安定によるファンへの逆流を防止できる。その結果、高効率で省エネで、聴感が良く低騒音で静粛で、羽根車が結露し外部に結露水を放出することを防止でき、高品質な空気調和装置を得ることができる。

なお、本実施の形態では、圧力面１３ａ及び負圧面１３ｂの両方が多重円弧形状となっている場合を例に説明したが、それに限定されるものではない。すなわち、翼８ｃは、圧力面１３ａ及び負圧面１３ｂのうちの少なくとも一方を多重円弧形状としたものを採用してもよい。

１ 本体、１ａ 本体上部、１ｂ 前面パネル、２ 吸込グリル、３ 吹出口、 ４ａ 上下風向ベーン 、４ｂ 左右風向ベーン、５ フィルタ、６ ドレンパン、７ 熱交換器、８ 貫流ファン、８ａ 羽根車、８ｂ リング、８ｃ 翼、８ｄ 羽根車単体、８ｅ ファンボス、８ｆ ファンシャフト、９ スタビライザー、１０ ガイドウォール、１１ 部屋、１１ａ 部屋の壁、１２ モータ、１２ａ モータシャフト、１３ａ 圧力面、１３ｂ 負圧面、１５ａ 外周側端部、１５ｂ 内周側端部、１００ 室内機、Ｂｐ１、Ｂｓ１ 外周側曲面、Ｂｐ２、Ｂｓ２ 内周側曲面、Ｅ１ 吸込側風路、Ｅ２ 吹出側風路、Ｈｐ 最大反り高さ（第１最大反り高さ）、Ｈｓ 最大反り高さ（第２最大反り高さ）、Ｌ 翼弦線、Ｌｏ 翼弦長、Ｌｐ 翼弦最大反り長さ（第１翼弦最大反り長さ）、Ｌｓ 翼弦最大反り長さ（第２翼弦最大反り長さ）、Ｍｐ 最大反り位置（第１最大反り位置）、Ｍｓ 最大反り位置（第２最大反り位置）Ｏ 羽根車回転軸中心、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ４ 中心、Ｐｐ 最大反り翼弦点（第１最大反り翼弦点）、Ｐｓ 最大反り翼弦点（第２最大反り翼弦点）、Ｐｔ 最大肉厚部翼弦点、Ｒｐ１、Ｒｐ２、Ｒｓ１、Ｒｓ２ 円弧半径、Ｑ 直線部、Ｑｐ、Ｑｓ 平面、ＲＯ 回転方向、Ｓｂ 肉厚中心線、Ｓｂ１ 接線、Ｓｆ 延長線、Ｗｐ、Ｗｓ 平行線、ｔ１ 翼厚（外周側端部）、ｔ２ 翼厚（内周側端部）、ｔ３ 最大肉厚、θｅ 屈曲角度。

Claims (7)

1. 吸込口及び吹出口を有する本体と、
   前記本体内に設けられ、自身が回転することで前記吸込口から空気を前記本体内に取り込み前記吹出口から吹き出す羽根車を有する貫流ファンと、
   前記本体内の空間を前記貫流ファンより上流側である吸込側流路と、下流側である吹出側流路とに区画するスタビライザーと、
   を有し、
   前記羽根車が有する前記翼は、
   当該翼を縦断面視したときに、
   前記翼の圧力面及び当該圧力面に対峙する負圧面が、前記羽根車の回転軸から前記翼の外側に向かうにしたがって前記羽根車回転方向に湾曲し、前記翼の中央付近が前記翼の内側端部と外側端部とを結ぶ直線に対して離れる弓形に形成され、
   前記圧力面及び前記負圧面のうち少なくとも一方が、二つ以上の異なる半径の円弧で形成される多重円弧曲面で形成され、
   一方側が前記多重円弧曲面に接続され、他方側が前記翼の内側端部側に延出し、前記圧力面及び前記負圧面のうち円弧で形成された方の表面が平面である直線部が形成され、
   前記圧力面及び前記負圧面に内接する円の直径を翼厚としたとき、外側端部が内側端部よりも小さく、外側端部から中央へ向け徐々に増加し、中央付近の所定位置で最大となり、内側に向け徐々に薄肉となり、前記直線部で略同一の肉厚となるように形成されている
   ことを特徴とする空気調和装置の室内機。
2. 前記翼は、
   当該翼を縦断面視したときに、
   前記圧力面及び前記負圧面が、それぞれ二つの円弧で形成され、
   前記圧力面であって前記翼の外側端部側の円弧の半径をＲｐ１とし、
   前記圧力面であって前記翼の内側端部側の円弧の半径をＲｐ２とし、
   前記負圧面であって前記翼の外側端部側の円弧の半径をＲｓ１とし、
   前記負圧面であって前記翼の内側端部側の円弧の半径をＲｓ２とするとき、
   Ｒｓ１＞Ｒｐ１＞Ｒｓ２＞Ｒｐ２
   を満たすように形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置の室内機。
3. 前記翼は、
   当該翼を縦断面視したときに、
   当該翼の外側端部及び内側端部が、それぞれ円弧で形成され、
   前記外側端部の円弧中心と前記内側端部の円弧中心とを結ぶ線分である翼弦線の長さを翼弦長Ｌｏとし、
   前記圧力面と、前記翼弦線に平行線であって当該圧力面に接する線との接点を第１最大反り位置とし、
   前記負圧面と、前記翼弦線に平行線であって当該圧力面に接する線との接点を第２最大反り位置とし、
   前記翼弦線と、前記第１最大反り位置を通る前記翼弦線の垂線との交点を第１最大反り翼弦点とし、
   前記翼弦線と、前記第２最大反り位置を通る前記翼弦線の垂線との交点を第２最大反り翼弦点とし、
   前記内側端部の前記円弧中心と、前記第１最大翼弦点との距離を第１翼弦最大反り長さＬｐとし、
   前記内側端部の前記円弧中心と、前記第２最大翼弦点との距離を第２翼弦最大反り長さＬｓとするとき、
   ４０％≦Ｌｓ／Ｌｏ＜Ｌｐ／Ｌｏ≦５０％
   を満たすように形成されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置の室内機。
4. 前記翼は、
   当該翼の外側端部及び内側端部が、それぞれ円弧で形成され、
   前記外側端部の円弧中心と前記内側端部の円弧中心とを結ぶ線分である翼弦線の長さを翼弦長Ｌｏとし、
   前記圧力面と、前記翼弦線に平行線であって当該圧力面に接する線との接点を第１最大反り位置とし、
   前記負圧面と、前記翼弦線に平行線であって当該圧力面に接する線との接点を第２最大反り位置とし、
   前記翼弦線と、前記第１最大反り位置を通る前記翼弦線の垂線との交点を第１最大反り翼弦点とし、
   前記翼弦線と、前記第２最大反り位置を通る前記翼弦線の垂線との交点を第２最大反り翼弦点とし、
   前記第１最大反り位置と、前記第１最大翼弦点との距離を第１最大反り高さＨｐとし、
   前記第２最大反り位置と、前記第２最大翼弦点との距離を第２最大反り高さＨｓとするとき、
   ２５％≧Ｈｓ／Ｌｏ＞Ｈｐ／Ｌｏ≧１０％
   を満たすように形成されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和装置の室内機。
5. 前記翼は、
   当該翼の外側端部及び内側端部が円弧で形成され、
   前記圧力面及び前記負圧面が、それぞれ二つの円弧で形成され、
   前記圧力面であって前記翼の内側端部側の円弧と、前記直線部の前記圧力面側との接続位置を第１接続位置とし、
   前記負圧面であって前記翼の内側端部側の円弧と、前記直線部の前記負圧面側との接続位置を第２接続位置とし、
   前記第１接続位置及び前記第２接続位置に接する内接円中心を通る前記翼弦線の垂線と、当該翼弦線との交点を直線部開始点とし、
   前記内側端部の円弧中心と、前記直線部開始点との距離を、直線部翼弦長さＬｆとするとき、
   ３０％≧Ｌｆ／Ｌｏ≧５％
   を満たすように形成されている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気調和装置の室内機。
6. 前記翼は、
   当該翼を縦断面視したときに、
   当該翼の外側端部及び内側端部が、それぞれ円弧で形成され、
   前記圧力面であって前記翼の内側端部側の円弧と、前記直線部の前記圧力面側との接続位置を第１接続位置とし、
   前記負圧面であって前記翼の内側端部側の円弧と、前記直線部の前記負圧面側との接続位置を第２接続位置とし、
   前記第１接続位置及び前記第２接続位置に接する内接円中心と、前記内側端部の円弧中心とを通る直線を第１肉厚中心線とし、
   前記翼のうち前記直線部より前記外側端部側であって前記圧力面と前記負圧面との間を通る線を第２肉厚中心線とし、
   前記第１接続位置及び前記第２接続位置に接する前記内接円中心における前記第１肉厚中心線の接線と、前記第２肉厚中心線とのなす角度を屈曲角度θｅとするとき、
   ０°≦θｅ≦１５°
   を満たすように形成されている
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の空気調和装置の室内機。
7. 前記翼は、
   当該翼を縦断面視したときに、
   当該翼の外側端部及び内側端部とがそれぞれ円弧で形成され、
   前記外側端部の円弧中心と前記内側端部の円弧中心とを結ぶ線分である翼弦線の長さを翼弦長Ｌｏとし、
   前記圧力面及び前記負圧面に内接する円であって前記翼の最大肉厚部における内接円の中心を通る前記翼弦線の垂線と、当該翼弦線との交点を最大肉厚部翼弦点とし、
   前記内側端部の円弧中心と、前記最大肉厚部翼弦点との距離を、直線部翼弦長さＬｔとするとき、
   ４０％≦Ｌｔ／Ｌｏ≦５０％
   を満たすように形成されている
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の空気調和装置の室内機。

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